[发明专利]一种生产硬质合金棒材的挤压方法

说明书

本发明公开了一种生产硬质合金棒材的挤压方法，包括以下步骤，(1)将纳米级碳化钨粉、钴粉、粘结剂的混合物进行捏合；(2)挤压成型；(3)脱脂：(4)烧结：脱脂后的生胚充进保护气分段加压烧结，第一阶段去除炉膛内及生坯内的残余气体；第二阶段对物料进行物料软化，具体地说是进行变频磁感线引导处理；第三阶段以氩气介质加压继续升温烧结；(5)降压冷却。本发明的生产硬质合金棒材的挤压方法设计简单科学，采用低压微波烧结，烧结时间短、烧结能耗低、烧结温度控制精准；通过可控晶体排布，产品物相纯净、单一、粒度分布窄、杂质含量低、质量稳定，晶粒小且排布均匀力学性能更好，寿命更高。

技术领域

本发明涉及硬质合金加工技术领域，尤其涉及一种生产硬质合金棒材的挤压方法，属于金属材料生产技术。

背景技术

硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。

烧结是硬质合金坯材制备的最后一道工序,也是对硬质合金成品的组织和性能优劣起着决定性影响的工序。但是，热压烧结的缺点是过程及设备复杂，生产控制要求严，模具材料要求高，能源消耗大，生产效率较低，生产成本高，粘结相易被挤入模具孔隙，容易造成块体纵粘结相的分布不均匀的。

在现有技术中，申请号为201810125900.7一种以纳米WC-纳米级钴粉复合粉末制备低钴、超细晶硬质合金棒材的方法，公开了是以纳米WC-纳米级钴粉复合粉末为原料，经掺成型剂捏合、挤压成型、毛坯干燥和压力烧结各工序过程，获得超细晶硬质合金棒材。但是这样的低压烧结方法仍然存在以下缺点：1、烧结时间长、能耗高、温度高导致粗晶夹杂进而硬度低；2、生产过程中容易混入杂质，从而导致韧性差、内部结构不稳定；3、常规的气氛烧结和烧结工艺易导致孔洞及未压好的存在，且前述缺陷使得它们的使用具有局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决现有技术中烧结时间长、物相不纯净、容易出现粗晶、晶体排布不均匀和质量不稳定或其他缺陷等的生产硬质合金棒材的挤压方法。

为了达到上述目的的本发明采用如下技术方案：一种生产硬质合金棒材的挤压方法，包括以下步骤，

(1)将纳米级碳化钨粉、钴粉、粘结剂的混合物进行捏合，得到捏合混合物料；

(2)挤压成型：将步骤(1)所得捏合混合物料加入到卧式挤压机中，抽真空至100Pa以下，然后分段加压至24～26MPa，再保压300～800s，挤出获得直径Φ≦32mm的毛坯棒材；

(3)脱脂：将步骤(2)所得毛坯棒材放入烧结炉中进行脱脂，得到脱脂后的生坯：

(4)烧结：脱脂后的生坯充进保护气分段加压烧结，第一阶段以10～15℃/min的升温速度升温至800～1000℃，并保温30～60min，以去除炉膛内及生坯内的残余气体；第二阶段以10～15℃/min的升温速度升温至1100～1150℃，保温10～30min，期间对物料进行物料软化，具体地说是进行变频磁感线引导处理；第三阶段：以氩气介质加压继续升温烧结，压力为5～10MPa，并在1380～1420℃保温保压30～60min；

(5)降压冷却：降压至1Pa后，以10～15℃/min的冷却速度冷却至50℃以下，抽出炉内氩气后将坯料卸出。

优选地，步骤(1)中，纳米级碳化钨粉和钴粉包含以下质量份数的组分为：

碳化钨粉 85～95份；

钴粉 5～15份；

其中碳化钨粉晶粒度小于200nm。